《滚动轴承故障诊断》PPT课件
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• 保持架和滚动体之间的摩擦增大，甚至使某些滚动体卡死不能滚动， 也有可能造成保持架与内外圈发生摩擦
• 会进一步使振动、噪声与发热加剧，导致轴承损坏
断裂
原因：
• 过高的载荷可能引起轴承零件断裂 • 金属材料有缺陷和热处理不良 • 转速过高，润滑不良
后果：
• 轴承出现裂纹，加速劣化
12
常见故障原因综述
A点之后振动值急剧上升，而温度却还有 些下降，这一段轴承表面状态已恶化
在B点之前，轴承中已有明显的金属与金 属的直接接触和短暂的滑动
B点之后有更频繁的金属之间直接接触及 滑动，润滑剂恶化甚至发生炭化，直至 发生胶合
从图中可以看出，振动值比温度 能更早地预报胶合的发生，由此 可见轴承振动是一个比较敏感的 故障参数
• 电流通过，引起电火花而产生电蚀
后果 • 高精度轴承由于表面锈蚀导致精度丧失而不能正常工作
10
常见故障形式
滚动轴承故障诊断 常见故障形式及原因
塑性变形
原因：
• 轴承受到过大的冲击载荷或静载荷
• 硬度很高的异物侵入
后果：
• Hale Waihona Puke Baidu转过程中产生剧烈的振动和噪声
• 压痕引起的冲击载荷会进一步引起附近表面的剥落
后果
• 造成运转时的冲击载荷、振动和噪声加剧
内圈疲劳失效
外圈疲劳失效
7
常见故障形式
滚动轴承故障诊断 常见故障形式及原因
疲劳剥落
是轴承失效的主要形式
一般所说的轴承寿命就是指轴承的疲劳寿命
滚动轴承的额定寿命
• 在滚道或滚动体上出现面积为0.5mm2的疲劳剥落坑就认为 轴承寿命终结
• 同一批轴承中，最高寿命与最低寿命可以相差几十倍甚至 上百倍，因此正确诊断轴承故障可以合理利用轴承的寿命
胶合
原因:
• 在润滑不良、高速重载情况下工作时，由于摩擦发热，轴承零 件可以在极短时间内达到很高的温度，使一个表面上的金属粘 附到另一个表面上
后果:
• 出现压痕，产生剥落区
11
常见故障形式
保持架损坏
原因：
• 由于装配或使用不当可能会引起保持架发生变形
滚动轴承故障诊断 常见故障形式及原因
后果：
峰值与RMS值的比值从5左右逐渐增加到5.5～6
轴承磨损时振动加速度
19
振动原因分析---故障缺陷引起的振动
严重磨损导致轴承偏心
滚动轴承故障诊断 振动机理
轴承出现偏心，当轴旋转时，轴心便会绕外圈中心摆动
20
振动原因分析---故障缺陷引起的振动
胶合
在A点以前，振动加速度略微下降，温度 缓慢上升
8
常见故障形式
磨损
原因 • 尘埃、异物的侵入 • 润滑不良
后果 • 轴承游隙增大，表面粗糙度增加 • 轴承运转精度降低，振动和噪声增大
滚动轴承故障诊断 常见故障形式及原因
9
常见故障形式
滚动轴承故障诊断 常见故障形式及原因
锈蚀
原因
• 水分或酸、碱性物质的侵入
• 轴承停止工作后，轴承温度下降，空气中的水分凝结
采用游隙较小的轴承或加预紧力可减小此振动
滚动轴承的承载刚度和滚子位置的关系
16
振动原因分析
轴承的装配制造原因引起的振动
滚动轴承故障诊断 振动机理
在轴承制造过程中，加工设备的振动而产生加工面的波纹度
滚动体大小不均匀引起轴心摆动
17
滚动轴承故障诊断
概述 滚动轴承故障形式与原因 滚动轴承的振动机理 滚动轴承的故障诊断技术
机械设备故障诊断技术 ----滚动轴承故障诊断
北京科技大学 机械工程学院 黎敏 阳建宏 2021/1/10
滚动轴承故障诊断 概述 滚动轴承故障形式与原因 滚动轴承的振动机理 滚动轴承的故障诊断技术
2
概述 滚动轴承是旋转机械中的重要零件 滚动轴承的优点
摩擦系数小，运动精度高 对润滑剂的黏度不敏感，多数滚动轴承可使用润滑脂 低速下也能承受载荷 产品已经国际标准化，易于大批量生产，成本低廉，
互换性好
滚动轴承的缺点
承受冲击的能力差 滚动体上的载荷分布不均匀
3
概述
滚动轴承的组成
外圈 内圈 滚动体 保持架
按承载方向分类
向心轴承 推力轴承 向心推力轴承
4
概述 滚动轴承的安装
冷压法和热套法 压力机、手锤和套筒、润滑剂、加热器等
滚动轴承的拆卸
使用专门的拆卸工具
滚动轴承故障诊断 振动机理
振动
温度
21
振动原因分析---故障缺陷引起的振动
5
滚动轴承故障诊断
概述 滚动轴承故障形式与原因 滚动轴承的振动机理 滚动轴承的故障诊断技术
➢ 疲劳剥落 ➢ 磨损 ➢ 锈蚀 ➢ 塑性变形 ➢ 断裂 ➢ 胶合 ➢ 保持架损坏
6
常见故障形式
滚动轴承故障诊断 常见故障形式及原因
疲劳剥落
原因
• 内外滚道和滚动体表面既承受载荷又相对滚动，交变载荷 的作用，在表面下一定深度处形成裂纹，裂纹扩展到接触 表面使表层发生剥落坑
➢ 轴承结构特点引起的振动 ➢ 轴承制造装配原因引起的振动 ➢ 故障缺陷引起的振动
磨损 偏心 胶合 疲劳剥落损伤 内滚道损伤 外滚道损伤 滚动体损伤
18
振动原因分析---故障缺陷引起的振动
滚动轴承故障诊断 振动机理
轴承磨损
随着磨损的进行，振动加速度峰值和RMS值缓慢上升，振动 信号呈现较强的随机性
概述 滚动轴承故障形式与原因 滚动轴承的振动机理 滚动轴承的故障诊断技术
➢ 轴承结构特点引起的振动 ➢ 轴承制造装配原因引起的振动 ➢ 故障缺陷引起的振动
15
振动原因分析
滚动轴承故障诊断 振动机理
轴承结构特点引起的振动
滚动轴承承载时，由于不同的位置承载的滚动体数目不同， 因而承载刚度会有变化，引起轴心的起伏波动
滚动轴承故障诊断 常见故障形式及原因
装配不当
润滑不良
腐蚀
水分和异物侵入
征兆是在滚道、滚子、保持架或其他位置出现红棕色区域
过热
征兆是滚道，球和保持架变色，从金色变为蓝色 温度超过400F（204℃）使滚道和滚动体材料退火
硬度降低导致轴承承重降低和早期失效
严重情况下引起变形，另外温升高会降低和破坏润滑性能
过载
引起过早疲劳（包括过紧配合，布氏硬度凹痕和预负荷）
13
滚动轴承故障诊断
概述 滚动轴承故障形式与原因 滚动轴承的振动机理 滚动轴承的故障诊断技术
➢疲劳剥落 ➢磨损 ➢锈蚀 ➢塑性变形 ➢断裂 ➢胶合 ➢保持架损坏
➢ 装配不当 ➢ 润滑不良 ➢ 腐蚀 ➢ 过热 ➢ 过载
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滚动轴承故障诊断
• 会进一步使振动、噪声与发热加剧，导致轴承损坏
断裂
原因：
• 过高的载荷可能引起轴承零件断裂 • 金属材料有缺陷和热处理不良 • 转速过高，润滑不良
后果：
• 轴承出现裂纹，加速劣化
12
常见故障原因综述
A点之后振动值急剧上升，而温度却还有 些下降，这一段轴承表面状态已恶化
在B点之前，轴承中已有明显的金属与金 属的直接接触和短暂的滑动
B点之后有更频繁的金属之间直接接触及 滑动，润滑剂恶化甚至发生炭化，直至 发生胶合
从图中可以看出，振动值比温度 能更早地预报胶合的发生，由此 可见轴承振动是一个比较敏感的 故障参数
• 电流通过，引起电火花而产生电蚀
后果 • 高精度轴承由于表面锈蚀导致精度丧失而不能正常工作
10
常见故障形式
滚动轴承故障诊断 常见故障形式及原因
塑性变形
原因：
• 轴承受到过大的冲击载荷或静载荷
• 硬度很高的异物侵入
后果：
• Hale Waihona Puke Baidu转过程中产生剧烈的振动和噪声
• 压痕引起的冲击载荷会进一步引起附近表面的剥落
后果
• 造成运转时的冲击载荷、振动和噪声加剧
内圈疲劳失效
外圈疲劳失效
7
常见故障形式
滚动轴承故障诊断 常见故障形式及原因
疲劳剥落
是轴承失效的主要形式
一般所说的轴承寿命就是指轴承的疲劳寿命
滚动轴承的额定寿命
• 在滚道或滚动体上出现面积为0.5mm2的疲劳剥落坑就认为 轴承寿命终结
• 同一批轴承中，最高寿命与最低寿命可以相差几十倍甚至 上百倍，因此正确诊断轴承故障可以合理利用轴承的寿命
胶合
原因:
• 在润滑不良、高速重载情况下工作时，由于摩擦发热，轴承零 件可以在极短时间内达到很高的温度，使一个表面上的金属粘 附到另一个表面上
后果:
• 出现压痕，产生剥落区
11
常见故障形式
保持架损坏
原因：
• 由于装配或使用不当可能会引起保持架发生变形
滚动轴承故障诊断 常见故障形式及原因
后果：
峰值与RMS值的比值从5左右逐渐增加到5.5～6
轴承磨损时振动加速度
19
振动原因分析---故障缺陷引起的振动
严重磨损导致轴承偏心
滚动轴承故障诊断 振动机理
轴承出现偏心，当轴旋转时，轴心便会绕外圈中心摆动
20
振动原因分析---故障缺陷引起的振动
胶合
在A点以前，振动加速度略微下降，温度 缓慢上升
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常见故障形式
磨损
原因 • 尘埃、异物的侵入 • 润滑不良
后果 • 轴承游隙增大，表面粗糙度增加 • 轴承运转精度降低，振动和噪声增大
滚动轴承故障诊断 常见故障形式及原因
9
常见故障形式
滚动轴承故障诊断 常见故障形式及原因
锈蚀
原因
• 水分或酸、碱性物质的侵入
• 轴承停止工作后，轴承温度下降，空气中的水分凝结
采用游隙较小的轴承或加预紧力可减小此振动
滚动轴承的承载刚度和滚子位置的关系
16
振动原因分析
轴承的装配制造原因引起的振动
滚动轴承故障诊断 振动机理
在轴承制造过程中，加工设备的振动而产生加工面的波纹度
滚动体大小不均匀引起轴心摆动
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滚动轴承故障诊断
概述 滚动轴承故障形式与原因 滚动轴承的振动机理 滚动轴承的故障诊断技术
机械设备故障诊断技术 ----滚动轴承故障诊断
北京科技大学 机械工程学院 黎敏 阳建宏 2021/1/10
滚动轴承故障诊断 概述 滚动轴承故障形式与原因 滚动轴承的振动机理 滚动轴承的故障诊断技术
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概述 滚动轴承是旋转机械中的重要零件 滚动轴承的优点
摩擦系数小，运动精度高 对润滑剂的黏度不敏感，多数滚动轴承可使用润滑脂 低速下也能承受载荷 产品已经国际标准化，易于大批量生产，成本低廉，
互换性好
滚动轴承的缺点
承受冲击的能力差 滚动体上的载荷分布不均匀
3
概述
滚动轴承的组成
外圈 内圈 滚动体 保持架
按承载方向分类
向心轴承 推力轴承 向心推力轴承
4
概述 滚动轴承的安装
冷压法和热套法 压力机、手锤和套筒、润滑剂、加热器等
滚动轴承的拆卸
使用专门的拆卸工具
滚动轴承故障诊断 振动机理
振动
温度
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振动原因分析---故障缺陷引起的振动
5
滚动轴承故障诊断
概述 滚动轴承故障形式与原因 滚动轴承的振动机理 滚动轴承的故障诊断技术
➢ 疲劳剥落 ➢ 磨损 ➢ 锈蚀 ➢ 塑性变形 ➢ 断裂 ➢ 胶合 ➢ 保持架损坏
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常见故障形式
滚动轴承故障诊断 常见故障形式及原因
疲劳剥落
原因
• 内外滚道和滚动体表面既承受载荷又相对滚动，交变载荷 的作用，在表面下一定深度处形成裂纹，裂纹扩展到接触 表面使表层发生剥落坑
➢ 轴承结构特点引起的振动 ➢ 轴承制造装配原因引起的振动 ➢ 故障缺陷引起的振动
磨损 偏心 胶合 疲劳剥落损伤 内滚道损伤 外滚道损伤 滚动体损伤
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振动原因分析---故障缺陷引起的振动
滚动轴承故障诊断 振动机理
轴承磨损
随着磨损的进行，振动加速度峰值和RMS值缓慢上升，振动 信号呈现较强的随机性
概述 滚动轴承故障形式与原因 滚动轴承的振动机理 滚动轴承的故障诊断技术
➢ 轴承结构特点引起的振动 ➢ 轴承制造装配原因引起的振动 ➢ 故障缺陷引起的振动
15
振动原因分析
滚动轴承故障诊断 振动机理
轴承结构特点引起的振动
滚动轴承承载时，由于不同的位置承载的滚动体数目不同， 因而承载刚度会有变化，引起轴心的起伏波动
滚动轴承故障诊断 常见故障形式及原因
装配不当
润滑不良
腐蚀
水分和异物侵入
征兆是在滚道、滚子、保持架或其他位置出现红棕色区域
过热
征兆是滚道，球和保持架变色，从金色变为蓝色 温度超过400F（204℃）使滚道和滚动体材料退火
硬度降低导致轴承承重降低和早期失效
严重情况下引起变形，另外温升高会降低和破坏润滑性能
过载
引起过早疲劳（包括过紧配合，布氏硬度凹痕和预负荷）
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滚动轴承故障诊断
概述 滚动轴承故障形式与原因 滚动轴承的振动机理 滚动轴承的故障诊断技术
➢疲劳剥落 ➢磨损 ➢锈蚀 ➢塑性变形 ➢断裂 ➢胶合 ➢保持架损坏
➢ 装配不当 ➢ 润滑不良 ➢ 腐蚀 ➢ 过热 ➢ 过载
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滚动轴承故障诊断